WO2017069421A1 - 배터리 접속부와 이를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

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WO2017069421A1
WO2017069421A1 PCT/KR2016/010826 KR2016010826W WO2017069421A1 WO 2017069421 A1 WO2017069421 A1 WO 2017069421A1 KR 2016010826 W KR2016010826 W KR 2016010826W WO 2017069421 A1 WO2017069421 A1 WO 2017069421A1
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battery
upper housing
plastic member
metal terminal
buffer
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PCT/KR2016/010826
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유승식
김성종
김태성
성준엽
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주식회사 엘지화학
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery connection and a battery pack including the same suitable for preventing the penetration of water from the outside.
  • the vehicle has evolved in the order of a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, and an electric vehicle.
  • the hybrid vehicle and the plug-in hybrid vehicle have an internal combustion engine, an electric motor and a battery pack, and the electric vehicle has an electric motor and a battery pack without an internal combustion engine.
  • the battery pack has also evolved with hybrid vehicles, plug-in hybrid vehicles and electric vehicles.
  • the battery pack is configured to be chargeable outside and / or inside the electric vehicle.
  • the battery pack is surrounded by a lower housing and an upper housing and has a battery stack composed of secondary batteries therein.
  • the lower housing has at least one electrical terminal electrically connected to the battery stack.
  • the electrical terminal is surrounded by a rubber seal and is inserted into the through hole of the upper housing and protrudes from the upper housing.
  • the rubber sealing partially opens the space between the upper housing and the electrical terminal. Poor elastic deformation of the rubber seal allows the penetration of water from the outside of the upper housing towards the through hole of the upper housing. The penetration of water forms a flow path of water along the electrical terminals toward the interior of the battery pack and causes electrical shorts between components within the battery pack.
  • the pack battery has a rubber sponge and a terminal holder between the lower case and the upper case.
  • the rubber sponge is located on the terminal holder, and the terminal holder has an electrode convex portion surrounded by the rubber sponge.
  • the electrode convex part is inserted into an electrode window of an upper case covered with an electrode terminal on an upper side.
  • the rubber sponge is stably pressed and elastically deformed by the upper case inside the pack battery to shield the space between the electrode window and the terminal convex portion.
  • the rubber sponge hardens against the initial mounting time of the terminal convex portion and is easily worn or corroded due to friction with peripheral components.
  • the present invention has been made under the background of the prior art as described above, in spite of being seated in the lower housing and protruding from the connecting window of the upper housing to couple the lower housing and the upper housing, the infiltration of water from the outside of the upper housing through the connecting window. It is to provide a battery connection and a battery pack including the same suitable for reliably preventing.
  • a battery connection part is electrically connected to a battery stack between a lower housing and an upper housing, a plastic member contacting the upper housing, and a metal inserted into the upper housing.
  • a terminal wherein the plastic member surrounds the lower side of the metal terminal in a cylindrical shape and exposes the upper side of the metal terminal, the metal terminal consisting of a circular column, and the side wall of the circular column on the lower side. It characterized in that it comprises an annular projection and a gear-shaped projection pattern sequentially.
  • the plastic member may include a lower buffer and an upper buffer sequentially formed and integrally formed, and the lower buffer may have a smaller outer diameter than the upper buffer.
  • the lower buffer may surround the annular projection
  • the upper buffer may surround the gear shaped projection pattern.
  • the lower buffer is inserted into a support of the lower housing, and the upper buffer can be fused to an upper housing made of plastic through an end.
  • the protrusions may be located in a plurality of different levels on the side wall of the circular pillar
  • the protrusion pattern may be located in a plurality of different levels on the side wall of the circular pillar.
  • the protrusion pattern may have sawtooth shapes at the same level on the sidewall of the cylinder.
  • the metal terminal may have connection grooves in the side wall of the circle pillar on the upper side with plug contacts in the upper side.
  • the metal terminal may be electrically connected to the battery stack through the lower buffer.
  • a battery pack including a lower housing including at least one battery connection part; A battery stack accommodated in the lower housing and electrically connected to the battery connection unit; And an upper housing covering the lower housing and the battery stack and made of plastic, wherein the battery connecting portion includes a metal member and a plastic member partially enclosing the metal terminal, wherein the metal terminal includes the upper housing. Penetrates, and the plastic member is fixed to the upper housing below the upper housing.
  • the metal terminal may be formed of a circular pillar, and may sequentially include an annular projection and a gear-shaped projection pattern on the side wall of the circular pillar on a lower side thereof, and may have the circular pillar as a plug contact on an upper side thereof. .
  • the plastic member includes a lower buffer and an upper buffer that are sequentially positioned and integrally formed, wherein the lower buffer has a cylindrical shape to enclose the annular protrusion, and the upper buffer is more than the lower buffer.
  • a cylindrical shape having a large outer diameter may surround the gear-shaped protrusion pattern.
  • the upper housing may have a flat surface on one surface in contact with the plastic member and the other surface opposite to the one surface.
  • the upper housing may have a concave portion accommodating the plastic member on one surface in contact with the plastic member and a convex portion corresponding to the concave portion on the other surface opposite to the one surface.
  • the upper housing can be welded along a protrusion located at the end of the plastic member through laser welding.
  • the upper housing may be welded to a protrusion located at the end of the plastic member along the convex portion through laser welding.
  • the battery connecting portion according to the present invention has a plastic member seated in the lower housing in the battery pack, and a metal terminal partially enclosed by the plastic member and protruding from the connection window of the upper housing, so that the upper housing made of the plastic member and the plastic When welding is applied, the penetration of water from the outside of the upper housing toward the connection window can be reliably prevented.
  • the battery pack according to the present invention uses a plastic member and a metal terminal of the battery connecting portion under the upper housing to weld the plastic member to the upper housing and expose the metal terminal from the connecting window of the upper housing to open the connecting window from the outside of the upper housing. Penetration of water through prevents electrical shorts of components between the lower and upper housings.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically illustrating a battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially enlarged perspective view illustrating a battery connection part seated in the lower housing of FIG. 1.
  • 3-7 is a schematic diagram explaining the manufacturing method of the battery pack of FIG.
  • FIGS. 8 and 9 are schematic views illustrating a method of manufacturing a battery pack according to a modification of the embodiment of the present invention.
  • the battery cell refers to a lithium secondary battery.
  • the lithium secondary battery is a generic term for a secondary battery in which lithium ions act as operating ions during charging and discharging to induce an electrochemical reaction in the positive electrode and the negative electrode.
  • the present invention is not limited to the type of battery.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically illustrating a battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a battery pack 140 includes a lower housing 90, a battery stack 100, an electric circuit component 110, and an upper housing 130.
  • the lower housing 90 is configured to receive the battery stack 100.
  • the lower housing 90 includes support members 10 positioned around the battery stack 100 and battery connection portions 80 respectively positioned on the support members 10.
  • the supports 10 seat the battery connectors 80.
  • the battery connectors 80 are electrically connected to the battery stack 100 on the supports 10 through the electric wire L of FIG. 2.
  • the lower housing 90 may be made of plastic or an insulator other than plastic.
  • the battery stack 100 is positioned between the supports 10 and includes battery cells (not shown).
  • each of the battery cells may be formed in a pouch type.
  • the electrical circuit component 110 is electrically connected to the battery stack 100, and although not shown in the drawing, controls the charging and discharging of the battery cells of the battery stack 100 or controls the current and voltage of each of the battery cells. It may include electrical elements such as a processor, an analog front end circuit, a switch, and the like.
  • the upper housing 130 has curved portions 124 corresponding to the shape of the electrical elements of the electrical circuit component 110, and covers the lower housing 90, the battery stack 100, and the electrical circuit component 110.
  • the upper housing 130 has connection windows 122 respectively corresponding to the battery connection portions 80.
  • the upper housing 130 may be made of plastic.
  • FIG. 2 is a partially enlarged perspective view illustrating a battery connection part seated in the lower housing of FIG. 1.
  • the battery connection part 80 is positioned in the support 10 of the lower housing 90 and inserted into the fitting hole 5 of the support 10.
  • the battery connector 80 includes a metal terminal 50 and a plastic member 70 partially surrounding the lower portion of the metal terminal 50.
  • the metal terminal 50 is made of a circular columnar copper (Cu) material.
  • the plastic member 70 surrounds the lower side of the metal terminal 50 in a cylindrical shape and exposes the upper side of the metal terminal 50. More specifically, the plastic member 70 includes a lower buffer 63 and an upper buffer 66 that are sequentially formed and integrally formed. Preferably, the lower buffer 63 has a smaller outer diameter than the upper buffer 66.
  • the lower buffer 63 exposes the underside of the metal terminal 50 on the opposite side of the upper buffer 66, although not shown in the figure.
  • the metal terminal 50 contacts the electric line L through the lower buffer 63 and is electrically connected to the battery stack 100 of FIG. 1 using the electric line L.
  • 3-7 is a schematic diagram explaining the manufacturing method of the battery pack of FIG.
  • a metal terminal 50 may be prepared.
  • the metal terminal 50 may be made of a copper material in the shape of a circular column 40.
  • the metal terminal 50 may sequentially include an annular protrusion 23 and a gear-shaped protrusion pattern 29 on the sidewall of the circular column 40 on the lower side thereof.
  • the protrusions 23 may be located in plurality at different levels on the sidewall of the circular column 40.
  • the protruding pattern 29 may be located in plurality at different levels on the sidewall of the circular column 40.
  • the protrusion pattern 29 may have sawtooth shapes 26 at the same level on the sidewall of the cylinder 40.
  • the metal terminal 50 may have connection grooves 34 on the side wall of the circular pillar 40 on the upper side, and may have the circular pillar 40 as a plug contact 38 on the upper side. .
  • the circular column 40 has substantially the same outer diameter on the lower side of the metal terminal 50 and is directed from the protruding pattern 29 toward the end of the plug contact 38 on the upper side of the metal terminal 50. It has a tapered shape.
  • the contact plug 38 is configured to be fitted to a lid-shaped electrical terminal drawn out from an external electric device (not shown in the figure) around the battery pack 140 of FIG. 1, wherein the connection grooves 34 are electrically connected. It may be configured to receive the locking projections located inside the terminal to contact each of the locking projections.
  • the metal terminal 50 may be insert injected into plastic.
  • the insert injection may form the plastic member 70 on the lower side of the metal terminal 50.
  • the plastic member 70 may include a lower buffer 63 and an upper buffer 66 sequentially positioned.
  • the lower buffer 63 may surround the annular protrusions 23 of FIG. 3 in the metal terminal 50.
  • the protrusions 23 are inserted into the lower buffer 63 and support the lower buffer 63 when an external force is applied to the lower buffer 63 toward the opposite side of the upper buffer 66. It is possible to prevent the separation of the plastic member 70 from.
  • the upper buffer 66 may surround the gear-shaped protrusion patterns 29 of FIG. 3 at the metal terminal 50.
  • the protruding patterns 29 are inserted into the upper buffer 66 and support the upper buffer 66 when the external force is applied to the upper buffer 66 around the upper buffer 66 from the metal terminal 50.
  • the plastic member 70 can be prevented from being separated.
  • the metal terminal 50 and the plastic member 70 may constitute a battery connection part 80.
  • the plastic member 70 has a protrusion 69 at an end thereof.
  • the protrusion 69 is located around the metal terminal 50 along the end of the upper buffer 66 of the plastic member 70.
  • the protrusion 69 may be positioned at the tip of the plastic member 70 to contact the upper housing 130 of FIG. 7.
  • the lower housing 90, the battery stack 100, the electric circuit component 110, and the upper housing 130 may be separately prepared.
  • the battery connection unit 80 may be seated in the lower housing 90.
  • the battery connection part 80 includes fitting holes 5 of the supports 10 of the lower housing 90 in a predetermined direction D1 through the lower buffer 63 of the plastic member 70. Can be inserted in Subsequently, the battery stack 100 may be accommodated in the lower housing 90 as shown in FIG. 1.
  • the battery stack 100 may be electrically connected to the battery connection unit 80 through the electric line L of FIG. 2.
  • the electric circuit component 110 may be positioned on the battery stack 100 to be electrically connected to the battery stack.
  • the upper housing 130 may be located on the lower housing 90, the battery stack 100, and the electric circuit component 110.
  • connection window 122 of the upper housing 130 may be aligned with the battery connection portion 80 of the lower housing 90. That is, the connection window 122 of the upper housing 130 may be aligned with the plug contact 38 of the metal terminal 50 at the battery connection unit 80.
  • the upper housing 130 may be fitted to the battery connection unit 80 through the connection window 122.
  • the plug contact 38 of the battery connection portion 80 penetrates the upper housing 130 through the connection window 122, and the plastic member 70 of the battery connection portion 80 is the upper housing 130. Is in contact with.
  • the upper housing 130 may have a surface that is in contact with the plastic member 70 and a flat surface on the other side of the opposite side of the one surface.
  • laser welding may be applied to the upper housing 130.
  • the laser welding may be applied to the upper housing 130 around the plug contact 38 along a predetermined direction (R).
  • the upper housing 130 may be welded along the protrusion 69 positioned at the end of the upper buffer 66 of FIG. 5 through laser welding. Accordingly, the upper buffer 66 may be fused to the upper housing 130 made of plastic through an end portion thereof. Through this, the plastic member 70 may be fixed to the upper housing 130 under the upper housing 130.
  • FIGS. 8 and 9 are schematic views illustrating a method of manufacturing a battery pack according to a modification of the embodiment of the present invention.
  • the battery connection unit 80 of FIG. 6 may be seated in the lower housing 90 and fitted into the connection window 128 of the upper housing 130.
  • the coupling step of the battery connecting portion 80 and the lower housing 90 has been described in FIG.
  • the upper housing 130 corresponds to the concave portion G receiving the plastic member 70 on one surface in contact with the plastic member 70 and the concave portion G on the other surface opposite to the one surface. It may have a convex portion 129 to be.
  • the upper housing 130 may have a receiving opening 127 for opening the recess G in one surface.
  • the plastic member 70 of the battery connecting portion 80 may be inserted into the recess G through the receiving opening 127.
  • laser welding may be applied to the upper housing 130.
  • the laser welding may be applied to the convex portion 129 of the upper housing 130 along a predetermined direction R2.
  • the upper housing 130 may be welded to the protrusion 69 positioned at the end of the plastic member 70 through laser welding.

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Abstract

본 발명은, 하부 하우징에 안착되며 상부 하우징으로부터 돌출되어 상부 하우징의 외부로부터 내부를 향해 물의 침투를 방지하는데 적합한 배터리 접속부와 이를 포함하는 배터리 팩을 개시한다. 본 발명에 따르는 배터리 접속부는 배터리 팩에서 하부 하우징과 상부 하우징 사이의 전지 적층체에 전기적으로 접속되며, 상부 하우징에 접촉되는 플라스틱 부재 그리고 상부 하우징에 삽입되는 금속 터미널을 포함하고, 플라스틱 부재는 금속 터미널을 부분적으로 감싸고, 상기 금속 터미널은 원 기둥으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 그리고, 배터리 접속부를 포함하는 배터리 팩이 계속해서 개시된다.

Description

배터리 접속부와 이를 포함하는 배터리 팩
본 발명은 외부로부터 물의 침투를 방지하는데 적합한 배터리 접속부와 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.
본 출원은 2015년 10월 22일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2015-0147514호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
최근에, 차량의 배출 가스에 기인한 대기 오염을 줄이기 위해서, 차량은 내연 기관 및/ 또는 전기 모터를 이용해서 구동력을 확보하려는 연구에 바탕을 두고 제조되고 있다. 이에 따라서, 상기 차량은 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 및 전기 자동차의 순서로 진화되었다. 이 경우에, 상기 하이브리드 자동차 및 플러그인 하이브리드 자동차는 내연 기관, 전기 모터와 배터리 팩을 가지며, 상기 전기 자동차는 내연 기관 없이 전기 모터와 배터리 팩을 갖는다.
더불어서, 상기 배터리 팩도 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차 및 전기 자동차와 함께 진화되었다. 상기 배터리 팩은 전기 자동차의 외부 및/ 또는 내부에서 충전 가능하도록 구성된다. 상기 배터리 팩은 하부 하우징과 상부 하우징으로 감싸여져 내부에 이차 전지들로 이루어진 전지 적층체를 갖는다. 여기서, 상기 하부 하우징은 전지 적층체에 전기적으로 접속되는 적어도 하나의 전기 터미널을 갖는다. 상기 전기 터미널은 고무 실링으로 둘러싸이며 상부 하우징의 관통 공에 삽입되어 상부 하우징으로부터 돌출된다.
이 경우에, 상기 고무 실링이 하부 하우징과 상부 하우징 사이에서 탄성적으로 불량하게 변형되는 때에, 상기 고무 실링은 상부 하우징과 전기 터미널 사이의 공간을 부분적으로 개구시킨다. 상기 고무 실링의 불량한 탄성 변형은 상부 하우징의 외부로부터 상부 하우징의 관통 공을 향해 물의 침투를 허용하게 된다. 상기 물의 침투는 전기 터미널을 따라 배터리 팩의 내부를 향해 물의 흐름 경로를 형성시키며 배터리 팩의 내부에서 구성 요소들 사이에 전기적 단락을 야기시킨다.
따라서, 상기 물의 침투로 인하여 배터리 팩의 내부에서 구성 요소들 사이에 전기적 단락을 미리 방지하기 위한 연구들이 많이 수행되고 있다. 상기 연구들 중 일 예가 일본 특개평10-69893(공개일자; 1998년03월10일)의 '전극 창을 방수 구조로 하는 팩 전지' 에서 개시되었다. 상기 팩 전지는 하 케이스와 상 케이스 사이에 고무 스펀지와 단자 홀더를 갖는다. 상기 고무 스펀지는 단자 홀더 상에 위치되고, 상기 단자 홀더는 고무 스펀지로 둘러싸이는 전극 볼록부를 갖는다.
상기 전극 볼록부는 상부 측에서 전극 단자로 덮여 상 케이스의 전극 창에 삽입된다. 상기 고무 스펀지는 팩 전지의 내부에서 상 케이스에 의해 안정적으로 눌려 탄성 변형되어 전극 창과 단자 볼록부 사이의 공간을 차폐시킨다. 그러나, 상기 고무 스펀지가 전지 팩의 이용 수명 동안에 노후화되는 때에, 상기 고무 스펀지는 단자 볼록부에 초기 장착 시기 대비 경화되어 주변 구성 요소와 마찰로 인하여 쉽게 마모 또는 부식된다.
상기 고무 스펀지의 마모 또는 부식은 상 케이스의 전극 창을 통해 상 케이스와 단자 볼록부 사이의 공간을 완전하게 차폐시키지 못하게 한다. 이를 통해서, 상기 고무 스펀지의 노후화는 상 케이스의 외부로부터 상 케이스의 전극 창을 향해 물의 침투를 허용하게 된다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에 창안된 것으로서, 하부 하우징과 상부 하우징을 결합시키기 위해 하부 하우징에 안착되어 상부 하우징의 접속 창으로부터 돌출함에도 불구하고 상부 하우징의 외부로부터 접속창을 통해 물의 침투를 확실하게 방지시키는데 적합한 배터리 접속부와 이를 포함하는 배터리 팩을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 접속부는, 배터리 팩에서 하부 하우징과 상부 하우징 사이의 전지 적층체에 전기적으로 접속되며, 상기 상부 하우징에 접촉되는 플라스틱 부재 그리고 상기 상부 하우징에 삽입되는 금속 터미널을 포함하고, 상기 플라스틱 부재는 상기 금속 터미널의 하부 측을 원통 형상으로 둘러싸며 상기 금속 터미널의 상부 측을 노출시키고, 상기 금속 터미널은 원 기둥으로 이루어지고, 상기 하부 측에서 상기 원 기둥의 측벽에 환 형상의 돌기와 기어 형상의 돌기 패턴을 순차적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 플라스틱 부재는 순차적으로 위치되며 일체로 형성되는 하부 버퍼와 상부 버퍼를 포함하고, 상기 하부 버퍼는 상기 상부 버퍼보다 더 작은 외경을 가질 수 있다.
일 측면에서, 상기 하부 버퍼는 상기 환 형상의 돌기를 둘러싸고, 상기 상부 버퍼는 상기 기어 형상의 돌기 패턴을 둘러쌀 수 있다.
다른 측면에서, 상기 하부 버퍼는 상기 하부 하우징의 지지대에 삽입되고, 상기 상부 버퍼는 단부를 통해 플라스틱으로 이루어진 상부 하우징에 융접될 수 있다.
한편, 상기 돌기는 상기 원 기둥의 상기 측벽에서 다른 레벨들에 복수로 위치되고, 상기 돌기 패턴은 상기 원 기둥의 상기 측벽에서 다른 레벨들에 복수로 위치될 수 있다.
여기서, 상기 돌기 패턴은 상기 원기둥의 상기 측벽에서 동일 레벨에 톱니 형상들을 가질 수 있다.
본 발명에 따라서, 상기 금속 터미널은, 상기 상부 측에서 상기 원 기둥을 플러그 콘택(plug contact)으로 가지고, 상기 상부 측에서 상기 원 기둥의 측벽에 접속 그루브들을 가질 수 있다.
본 발명에 따라서, 상기 금속 터미널은 상기 하부 버퍼를 통해 상기 전지 적층체에 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 적어도 하나의 배터리 접속부를 포함하는 하부 하우징; 상기 하부 하우징에 수용되어 상기 배터리 접속부에 전기적으로 접속되는 전지 적층체; 및 상기 하부 하우징 및 상기 전지 적층체를 덮으며 플라스틱으로 이루어지는 상부 하우징을 포함하고, 상기 배터리 접속부는 금속 터미널과 상기 금속 터미널을 부분적으로 둘러싸는 플라스틱 부재를 포함하고, 상기 금속 터미널은 상기 상부 하우징을 관통하고, 상기 플라스틱 부재는 상기 상부 하우징 아래에서 상기 상부 하우징에 고정되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 금속 터미널은 원 기둥으로 이루어지고, 하부 측에서 상기 원 기둥의 측벽에 환 형상의 돌기와 기어 형상의 돌기 패턴을 순차적으로 포함하고, 상부 측에서 상기 원 기둥을 플러그 콘택으로 가질 수 있다.
일 측면에서, 상기 플라스틱 부재는 순차적으로 위치되며 일체로 형성되는 하부 버퍼와 상부 버퍼를 포함하고, 상기 하부 버퍼는 원통 형상으로 이루어져 상기 환 형상의 돌기를 둘러싸고, 상기 상부 버퍼는 상기 하부 버퍼 보다 더 큰 외경을 가지는 원통 형상으로 이루어져 상기 기어 형상의 돌기 패턴을 둘러쌀 수 있다.
본 발명에 따라서, 상기 상부 하우징은 상기 플라스틱 부재에 접촉되는 일 면과 상기 일 면의 반대편의 타 면에서 편평한 표면을 가질 수 있다.
선택적으로, 상기 상부 하우징은 상기 플라스틱 부재에 접촉되는 일 면에서 상기 플라스틱 부재를 수용하는 오목부와, 상기 일 면의 반대편의 타 면에서 상기 오목부에 대응되는 볼록부를 가질 수 있다.
본 발명에 따라서, 상기 상부 하우징은 레이저 용접을 통해 상기 플라스틱 부재의 단부에 위치되는 돌출부를 따라 융접될 수 있다.
선택적으로, 상기 상부 하우징은 레이저 용접을 통해 상기 볼록부를 따라 상기 플라스틱 부재의 단부에 위치되는 돌출부에 융접될 수 있다.
본 발명에 따르는 배터리 접속부는, 배터리 팩에서 하부 하우징에 안착되는 플라스틱 부재와 플라스틱 부재로 부분적으로 둘러싸이며 상부 하우징의 접속 창으로부터 돌출되는 금속 터미널을 구비하므로, 플라스틱 부재와 플라스틱으로 이루어진 상부 하우징에 레이저 용접이 적용되는 때에, 상부 하우징의 외부로부터 접속창을 향해 물의 침투를 확실하게 막을 수 있다.
본 발명에 따르는 배터리 팩은, 상부 하우징 아래에서 배터리 접속부의 플라스틱 부재와 금속 터미널을 이용하여 플라스틱 부재를 상부 하우징에 융접시키며 금속 터미널을 상부 하우징의 접속 창으로부터 노출시켜 상부 하우징의 외부로부터 접속창을 통한 물의 침투로 하부 하우징과 상부 하우징 사이의 구성 요소들의 전기적인 단락을 미연에 방지시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 보여주는 분해 사시도이다.
도 2는, 도 1의 하부 하우징에 안착된 배터리 접속부를 부분적으로 확대하여 보여주는 사시도이다.
도 3 내지 도 7은, 도 1의 배터리 팩의 제조방법을 설명하는 개략도이다.
도 8 및 도 9는, 본 발명의 실시 예의 변형에 따른 배터리 팩의 제조방법을 설명하는 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 출원을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하에서 설명되는 실시 예에 있어서, 전지 셀은 리튬 이차 전지를 일컫는다. 여기서, 리튬 이차 전지라 함은 충전과 방전이 이루어지는 동안 리튬 이온이 작동 이온으로 작용하여 양극과 음극에서 전기화학적 반응을 유발하는 이차 전지를 총칭한다. 하지만 본 발명은 전지의 종류에 한정되지 않음은 자명하다.
도 1은, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 보여주는 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩(140)은 하부 하우징(90), 전지 적층체(100), 전장 회로 부품(110)과 상부 하우징(130)을 포함한다. 상기 하부 하우징(90)은 전지 적층체(100)를 수용하도록 구성된다. 상기 하부 하우징(90)은 내부에서 전지 적층체(100) 주변에 위치되는 지지대(10)들과, 지지대(10)들 상에 각각 위치되는 배터리 접속부(80)들을 포함한다.
상기 지지대(10)들은 배터리 접속부(80)들을 안착시킨다. 상기 배터리 접속부(80)들은 지지대(10)들 상에서 도 2의 전기선(L)을 통해 전지 적층체(100)에 전기적으로 접속된다. 바람직하게, 상기 하부 하우징(90)은 플라스틱 또는 플라스틱 이외의 절연체로 이루어질 수 있다. 상기 전지 적층체(100)는 지지대(10)들 사이에 위치하며 전지 셀들(도면에 미 도시)을 포함한다.
바람직하게, 상기 전지 셀들의 각각은 파우치 형으로 이루어질 수 있다. 상기 전장 회로 부품(110)은 전지 적층체(100)에 전기적으로 접속되며, 도면에 도시되지 않지만, 전지 적층체(100)의 전지 셀들의 충전 및 방전을 제어하거나 전지 셀들의 각각의 전류 및 전압을 센싱하는 프로세서, 아날로그 전단회로, 스위치 등과 같은 전기 소자들을 포함할 수 있다.
상기 상부 하우징(130)은 전장 회로 부품(110)의 전기 소자들의 형상에 대응해서 굴곡부(124)들을 가지며, 하부 하우징(90), 전지 적층체(100)와 전장 회로 부품(110)을 덮는다. 또한, 상기 상부 하우징(130)은 배터리 접속부(80)들에 각각 대응되는 접속 창(122)들을 갖는다. 바람직하게, 상기 상부 하우징(130)은 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
도 2는, 도 1의 하부 하우징에 안착된 배터리 접속부를 부분적으로 확대하여 보여주는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 상기 배터리 접속부(80)는 하부 하우징(90)의 지지대(10)에 위치하며 지지대(10)의 끼움 홀(5)에 삽입된다. 상기 배터리 접속부(80)는 금속 터미널(50)과, 금속 터미널(50)의 하부를 부분적으로 둘러싸는 플라스틱 부재(70)를 포함한다. 바람직하게, 상기 금속 터미널(50)은 원 기둥 모양의 구리(Cu) 재질로 이루어진다.
일 측면에서, 상기 플라스틱 부재(70)는 금속 터미널(50)의 하부 측을 원통 형상으로 둘러싸며 금속 터미널(50)의 상부 측을 노출시킨다. 좀 더 상세하게는, 상기 플라스틱 부재(70)는 순차적으로 위치되며 일체로 형성되는 하부 버퍼(63)와 상부 버퍼(66)를 포함한다. 바람직하게, 상기 하부 버퍼(63)는 상부 버퍼(66)보다 더 작은 외경을 갖는다.
더 바람직하게, 상기 하부 버퍼(63)는 도면에 도시되지 않지만 상부 버퍼(66)의 반대편에서 금속 터미널(50)의 밑면을 노출시킨다. 여기서, 상기 금속 터미널(50)은 하부 버퍼(63)를 통해 전기선(L)과 접촉하며, 전기선(L)을 이용하여 도 1의 전지 적층체(100)에 전기적으로 접속된다.
도 3 내지 도 7은, 도 1의 배터리 팩의 제조방법을 설명하는 개략도이다.
도 3을 참조하면, 금속 터미널(50)이 준비될 수 있다. 바람직하게, 상기 금속 터미널(50)은 원 기둥(40) 모양의 구리 재질로 이루어질 수 있다. 상기 금속 터미널(50)은 하부 측에서 원 기둥(40)의 측벽에 환 형상의 돌기(23)와 기어 형상의 돌기 패턴(29)을 순차적으로 포함할 수 있다. 일 측면에서, 상기 돌기(23)는 원 기둥(40)의 측벽에서 다른 레벨들에 복수로 위치될 수 있다.
다른 측면에서, 상기 돌기 패턴(29)은 원 기둥(40)의 측벽에서 다른 레벨들에 복수로 위치될 수 있다. 상기 돌기 패턴(29)은 원기둥(40)의 측벽에서 동일 레벨에 톱니 형상(26)들을 가질 수 있다. 또한, 상기 금속 터미널(50)은, 상부 측에서 원 기둥(40)의 측벽에 접속 그루브(34)들을 가지며, 상부 측에서 원 기둥(40)을 플러그 콘택(plug contact; 38)으로 가질 수 있다.
바람직하게, 상기 원 기둥(40)은 금속 터미널(50)의 하부 측에서 실질적으로 동일한 외경을 가지며, 금속 터미널(50)의 상부 측에서 돌기 패턴(29)으로부터 플러그 콘택(38)의 단부를 향해 테이퍼진 형상을 갖는다. 여기서, 상기 콘택 플러그(38)는 도 1의 배터리 팩(140) 주변에서 외부 전기 장치(도면에 미도시)로부터 인출되는 뚜껑 형상의 전기 단자에 끼워지도록 구성되며, 상기 접속 그루브(34)들은 전기 단자의 내부에 위치되는 걸림 돌기들을 수용하여 걸림 돌기들과 각각 접촉하도록 구성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 금속 터미널(50)이 플라스틱에 인서트 사출될 수 있다. 상기 인서트 사출은 금속 터미널(50)의 하부 측 상에 플라스틱 부재(70)를 형성시킬 수 있다. 상기 플라스틱 부재(70)는 순차적으로 위치되는 하부 버퍼(63)와 상부 버퍼(66)를 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 하부 버퍼(63)는 금속 터미널(50)에서 도 3의 환 형상의 돌기(23)들을 둘러쌀 수 있다.
상기 돌기(23)들은, 하부 버퍼(63)에 외부 힘이 상부 버퍼(66)의 반대편을 향해 적용되는 때에, 하부 버퍼(63)에 삽입되며 하부 버퍼(63)를 지지하여 금속 터미널(50)로부터 플라스틱 부재(70)의 분리를 방지해줄 수 있다. 일 측면에서, 상기 상부 버퍼(66)는 금속 터미널(50)에서 도 3의 기어 형상의 돌기 패턴(29)들을 둘러쌀 수 있다.
상기 돌기 패턴(29)들은, 상부 버퍼(66)에 외부 힘이 상부 버퍼(66) 주위로 적용되는 때에, 상부 버퍼(66)에 삽입되며 상부 버퍼(66)를 지지하여 금속 터미널(50)로부터 플라스틱 부재(70)의 분리를 방지해줄 수 있다. 여기서, 상기 금속 터미널(50)과 플라스틱 부재(70)는 배터리 접속부(80)를 구성할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 배터리 접속부(80)에서, 상기 플라스틱 부재(70)는 단부에 돌출부(69)를 갖는다. 바람직하게, 상기 돌출부(69)는 플라스틱 부재(70)의 상부 버퍼(66)의 단부를 따라 금속 터미널(50) 주위에 위치된다. 상기 돌출부(69)는 플라스틱 부재(70)의 선단에 위치하여 도 7의 상부 하우징(130)에 접촉될 수 있다.
다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 하부 하우징(90), 전지 적층체(100), 전장 회로 부품(110)과 상부 하우징(130)이 개별적으로 준비될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 하부 하우징(90)에서, 상기 배터리 접속부(80)는 하부 하우징(90)에 안착될 수 있다. 좀 더 상세하게는, 상기 배터리 접속부(80)는 플라스틱 부재(70)의 하부 버퍼(63)를 통해 소정 방향(D1)을 따라 하부 하우징(90)의 지지대(10)들의 끼움 홀(5)들에 삽입될 수 있다. 계속해서, 상기 전지 적층체(100)가 하부 하우징(90)에 도 1과 같이 수용될 수 있다.
바람직하게, 상기 전지 적층체(100)는 도 2의 전기선(L)을 통해 배터리 접속부(80)에 전기적으로 접속될 수 있다. 이어서, 도면에 도시되지 않았지만, 상기 전장 회로 부품(110)이 전지 적층체(100) 상에 위치해서 전지 적층체에 전기적으로 접속될 수 있다. 다음으로, 상기 상부 하우징(130)이 하부 하우징(90), 전지 적층체(100)와 전장 회로 부품(110) 상에 위치될 수 있다.
바람직하게, 상기 상부 하우징(130)의 접속 창(122)은 하부 하우징(90)의 배터리 접속부(80)와 정렬할 수 있다. 즉, 상기 상부 하우징(130)의 접속 창(122)은 배터리 접속부(80)에서 금속 터미널(50)의 플러그 콘택(38)과 정렬할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 상부 하우징(130)은 접속 창(122)을 통해 배터리 접속부(80)에 끼워질 수 있다. 바람직하게, 상기 배터리 접속부(80)의 플러그 콘택(38)은 접속 창(122)을 통해 상부 하우징(130)을 관통하며, 상기 배터리 접속부(80)의 플라스틱 부재(70)는 상부 하우징(130)에 접촉된다.
여기서, 상기 상부 하우징(130)은 플라스틱 부재(70)에 접촉되는 일 면과, 일 면의 반대편의 타 면에서 편평한 표면을 가질 수 있다. 다음으로, 상기 상부 하우징(130)에 레이저 용접이 적용될 수 있다. 바람직하게, 상기 레이저 용접은 소정 방향(R)을 따라 플러그 콘택(38) 주위로 상부 하우징(130)에 적용될 수 있다.
좀 더 상세하게는, 상기 상부 하우징(130)은 레이저 용접을 통해 플라스틱 부재(70)의 상부 버퍼(도 5의 66)의 단부에 위치되는 돌출부(69)를 따라 융접될 수 있다. 따라서, 상기 상부 버퍼(66)는 단부를 통해 플라스틱으로 이루어진 상부 하우징(130)에 융접될 수 있다. 이를 통해서, 상기 플라스틱 부재(70)는 상부 하우징(130) 아래에서 상부 하우징(130)에 고정될 수 있다.
도 8 및 도 9는, 본 발명의 실시 예의 변형에 따른 배터리 팩의 제조방법을 설명하는 개략도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 도 6의 배터리 접속부(80)가 하부 하우징(90)에 안착되어 상부 하우징(130)의 접속 창(128)에 끼워질 수 있다. 상기 배터리 접속부(80)와 하부 하우징(90)의 결합 단계는 도 6에서 설명되었다. 여기서, 상기 상부 하우징(130)은 플라스틱 부재(70)에 접촉되는 일 면에서 플라스틱 부재(70)를 수용하는 오목부(G)와, 일 면의 반대편의 타 면에서 오목부(G)에 대응되는 볼록부(129)를 가질 수 있다.
바람직하게, 상기 상부 하우징(130)은 일면에서 오목부(G)를 개구시키는 수용구(127)를 가질 수 있다. 이를 통해서, 상기 배터리 접속부(80)의 플라스틱 부재(70)는 수용구(127)을 통해 오목부(G)에 삽입될 수 있다. 계속해서, 상기 상부 하우징(130)에 레이저 용접이 적용될 수 있다. 바람직하게, 상기 레이저 용접은 상부 하우징(130)의 볼록부(129)에 소정 방향(R2)을 따라 적용될 수 있다.
이를 통해서, 상기 상부 하우징(130)은 레이저 용접을 통해 플라스틱 부재(70)의 단부에 위치되는 돌출부(69)에 융접될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (15)

  1. 배터리 팩에서 하부 하우징과 상부 하우징 사이의 전지 적층체에 전기적으로 접속되며, 상기 상부 하우징에 접촉되는 플라스틱 부재 그리고 상기 상부 하우징에 삽입되는 금속 터미널을 포함하고,
    상기 플라스틱 부재는 상기 금속 터미널의 하부 측을 원통 형상으로 둘러싸며 상기 금속 터미널의 상부 측을 노출시키고,
    상기 금속 터미널은 원 기둥으로 이루어지고, 상기 하부 측에서 상기 원 기둥의 측벽에 환 형상의 돌기와 기어 형상의 돌기 패턴을 순차적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 접속부.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플라스틱 부재는 순차적으로 위치되며 일체로 형성되는 하부 버퍼와 상부 버퍼를 포함하고,
    상기 하부 버퍼는 상기 상부 버퍼보다 더 작은 외경을 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 접속부.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하부 버퍼는 상기 환 형상의 돌기를 둘러싸고,
    상기 상부 버퍼는 상기 기어 형상의 돌기 패턴을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 배터리 접속부.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 하부 버퍼는 상기 하부 하우징의 지지대에 삽입되고,
    상기 상부 버퍼는 단부를 통해 플라스틱으로 이루어진 상부 하우징에 융접되는 것을 특징으로 하는 배터리 접속부.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 원 기둥의 상기 측벽에서 다른 레벨들에 복수로 위치되고,
    상기 돌기 패턴은 상기 원 기둥의 상기 측벽에서 다른 레벨들에 복수로 위치되는 것을 특징으로 하는 배터리 접속부.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 돌기 패턴은 상기 원기둥의 상기 측벽에서 동일 레벨에 톱니 형상들을 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 접속부.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금속 터미널은,
    상기 상부 측에서 상기 원 기둥을 플러그 콘택으로 가지고,
    상기 상부 측에서 상기 원 기둥의 측벽에 접속 그루브들을 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 접속부.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 금속 터미널은 상기 하부 버퍼를 통해 상기 전지 적층체에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 배터리 접속부.
  9. 적어도 하나의 배터리 접속부를 포함하는 하부 하우징;
    상기 하부 하우징에 수용되어 상기 배터리 접속부에 전기적으로 접속되는 전지 적층체; 및
    상기 하부 하우징 및 상기 전지 적층체를 덮으며 플라스틱으로 이루어지는 상부 하우징을 포함하고,
    상기 배터리 접속부는 금속 터미널과 상기 금속 터미널을 부분적으로 둘러싸는 플라스틱 부재를 포함하고,
    상기 금속 터미널은 상기 상부 하우징을 관통하고, 상기 플라스틱 부재는 상기 상부 하우징 아래에서 상기 상부 하우징에 고정되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 금속 터미널은 원 기둥으로 이루어지고, 하부 측에서 상기 원 기둥의 측벽에 환 형상의 돌기와 기어 형상의 돌기 패턴을 순차적으로 포함하고, 상부 측에서 상기 원 기둥을 플러그 콘택으로 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 플라스틱 부재는 순차적으로 위치되며 일체로 형성되는 하부 버퍼와 상부 버퍼를 포함하고,
    상기 하부 버퍼는 원통 형상으로 이루어져 상기 환 형상의 돌기를 둘러싸고,
    상기 상부 버퍼는 상기 하부 버퍼 보다 더 큰 외경을 가지는 원통 형상으로 이루어져 상기 기어 형상의 돌기 패턴을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 상부 하우징은 상기 플라스틱 부재에 접촉되는 일 면과 상기 일 면의 반대편의 타 면에서 편평한 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 상부 하우징은 상기 플라스틱 부재에 접촉되는 일 면에서 상기 플라스틱 부재를 수용하는 오목부와, 상기 일 면의 반대편의 타 면에서 상기 오목부에 대응되는 볼록부를 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 상부 하우징은 레이저 용접을 통해 상기 플라스틱 부재의 단부에 위치되는 돌출부를 따라 융접되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 상부 하우징은 레이저 용접을 통해 상기 볼록부를 따라 상기 플라스틱 부재의 단부에 위치되는 돌출부에 융접되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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